李振家，李孝恒
（陕西未来能源化工有限公司，陕西 榆林719000）
［摘 要］陕西未来能源化工有限公司气化系统于2015年7月投运，设有8台多喷嘴对置式水煤浆气化炉及8台刮板式捞渣机，针对捞渣机运行过程中圆环链使用寿命短、检修费用高等问题，2021年4月—2023年10月陆续完成了7台捞渣机模锻链（采用铸钢材质）及其配套轮系改造工作，模锻链使用寿命远超圆环链，但仍存在不少缺陷。为此，大胆假设、小心求证，通过运行试验验证，得出“渣水腐蚀”才是影响链条运行周期与使用寿命的首要因素而非“磨损”是首要因素的颠覆性观点。基于此认知，制定了“完善捞渣机模锻链的升级改造工作方案”并逐步施行——4#捞渣机、7#捞渣机先后采用全套不锈钢耐磨模锻链后，使用寿命明显延长，后续将择机完成其余6台捞渣机的不锈钢耐磨模锻链改造。此举可为业内或类似场景提供一些参考与借鉴。
［关键词］刮板式捞渣机；圆环链；模锻链；运行情况；检修情况；损坏原因分析；磨损；渣水腐蚀
［中图分类号］TQ545 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）04-0017-05
0 引 言
陕西未来能源化工有限公司（简称未来能源）全国首套1 000 kt/a煤间接液化示范装置（煤制油装置）气化系统设有8台设计操作压力4.0 MPa的Φ3 880 mm多喷嘴对置式水煤浆气化炉（设计六开两备，因后序工段原因现阶段以五开三备为主），单台气化炉设计投煤量约2 012 t/d（收到基），2015年7月气化系统投运。未来能源气化系统配置8台刮板式捞渣机（1台气化炉对应1台捞渣机，捞渣机可以互备），担负着气化废渣的处理工作，其运行状况影响着气化炉的长周期稳定运行。刮板式捞渣机运行为圆环链“提升式链传动”，随着气化系统运行方式及工艺条件变化（负荷高、渣量大，捞渣机高负荷运行），其圆环链传动方式已不能有效适应新的工况，链条及主动轮磨损速率加剧、使用寿命大幅缩减，逐步出现备件更换频繁、检修费用高等状况，并形成新的运行隐患，危及气化系统的安全稳定运行。
2021年4月—2023年10月未来能源气化车间陆续完成了7台捞渣机模锻链及其配套轮系改造工作，模锻链使用寿命远超圆环链，但仍存在不少缺陷。针对模锻链运行过程中表现出的隐患或不足，未来能源气化车间主要从生产工艺、设备检修维护与模锻链材质/制作工艺及与气化渣水适配性等方面展开研究与探讨，力求找出影响模锻链运行状况及使用寿命的症结并寻求解决办法，最终用“不锈钢耐磨模锻链”替代“铸钢模锻链”，延长了模锻链的使用寿命，降低了捞渣机运维及检修费用，保障了气化系统的稳定、长周期运行。以下对有关情况作一介绍。
1 捞渣机改用模锻链后初期运行情况
未来能源气化车间于2021年4月进行了首台捞渣机模锻链及其配套轮系改造工作，截至2023年10月完成了7台捞渣机的本项改造工作[前6台捞渣机模锻链为铸钢材质，后1台捞渣机模锻链材质为不锈钢（耐磨合金）]，仅保留了1台捞渣机未改造，以消耗剩余的圆环链备件。捞渣机改用模锻链后，运行初期（前3个运行周期，共约8 000 h）没有因为捞渣机自身原因造成系统停车或额外增加检修项目的情况，系统运行平稳，符合预期设计要求。但随着运行周期的延长，模锻链磨蚀速率加快，至第5个运行周期，模锻链内外链板（在连接销轴处的）轴向总配合间隙增至10 mm以上（两片外链板通过销轴夹住内链板，内外链板原始轴向配合间隙单侧在1 mm以内），销轴、定位小套磨蚀严重，刮板铰叉及链板安装孔严重磨损，已无法继续运行，系统停车，捞渣机更换新模锻链。第一套模锻链使用寿命约14 000 h（较改造前圆环链使用寿命延长约5 000 h）。第二套模锻链改造于2021年5月完成，前两套模锻链使用寿命相差不多，运行后期模锻链磨蚀程度基本相当，但第二套模锻链在运行约12 000 h设备正常运转时，链板突然断裂致使捞渣机超电流跳车，对气化系统生产造成了一定影响，这也是捞渣机改用模锻链运行几年来唯一一次因捞渣机自身原因影响系统生产，捞渣机故障停车后因其检修周期较长，为保障气化系统正常运行，将该气化炉排放渣水切换至互备捞渣机，但仍对系统运行造成了一定的影响：① 故障捞渣机停车后，渣水切换至互备捞渣机，2台气化炉的渣水排放量较大，而互备捞渣机往往本来就处于运行状态，易造成在运捞渣机超负荷跳车，需调整这2台气化炉的负荷，以保证捞渣机的正常运行；② 因切换过程用时较长，故障捞渣机对应气化炉不能按正常设定时间排渣，需采取延时排渣措施。
捞渣机改用模锻链后，经实际运行检验，其使用寿命远超圆环链，基本达到最初的技改目的，但仍存在不少缺陷。从模锻链链条结构形式、机械性能检测及制作工艺等方面分析，在没有明显缺陷的情况下模锻链使用寿命应在16 000～18 000 h左右，不应有如此表现（如磨蚀严重、断链等）。
2 捞渣机及模锻链运行分析
2.1 渣水方面的分析
多喷嘴水煤浆气化炉燃烧室煤浆燃烧（气化）所形成的熔渣及少量未完全燃烧的灰分、未燃烬炭等，经激冷室激冷水冷却混合后形成渣水（黑水），渣水每30 min外排1次至集渣设备捞渣机，由捞渣机在下一个集渣—排渣循环之前将渣水中灰渣清出外运。由于原料煤浆成分复杂[原料煤所含成分复杂多样，而未来能源煤浆研磨水包含合成废水（合成废水包括合成车间精馏含酸废水、火炬排放含油废水等无法有效处理的工业废水）、渣场返水、污水处理系统来的生化污泥、一次水等，原料煤中还添加废催化剂等难于消化处理的固废，以及少量的制浆添加剂]，燃烧室熔渣及少量未燃烬炭、灰分在熔融状态下经水激冷而形成硬度较高的灰渣颗粒（部分可形成玻璃态物质），具有较强的磨蚀性。激冷室内渣水（气化炉黑水）pH约为6.5～9.0，渣水中溶有少量空气及微量的CO、CO2、H2S、NH3、金属离子及铵盐、甲酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硫化物等，具有较强的磨蚀性和腐蚀性。这就需要探讨“磨损”或“腐蚀”中哪一种因素在捞渣机运行中占据主要影响，只有确定主因，才能更好地采取有针对性的措施并取得预期效果。道理众所周知，但实际探寻工作中受限于各种问题，总会有许多地方不尽如人意。
2.2 模锻链与圆环链结构及机械性能的对比分析
2.2.1 圆环链
圆环链链条由平链环与立链环连接，其接触位置为弧—弧相对，为点接触；制作方式为圆钢折弯、焊接，制作过程中有一定的变形量，国标规定圆环链配对后长度偏差≤0.15%，故允许偏差在整条链条上积累；圆环链传动方式为弧面提升式链传动，有易磨损、易产生滑动使传动不稳定的缺点；链环表面热处理渗碳层深度2～3 mm，表面硬度约HRC60，破断力约565 kN。
2.2.2 模锻链
模锻链链条由内外链板通过圆柱销轴连接，接触位置为弧—弧相顺，为圆弧面接触；制作方式为模锻成型配合机加工，链节组合成链条后可最大限度地避免尺寸误差积累（理论误差＜0.01%），其尺寸更精准；模锻链传动方式为齿传动，运行更平稳精准；链节表面热处理渗碳层深度2.0～2.5 mm，表面硬度约HRC60；链节横截面为方形，相较于圆形截面有更强的抗弯能力，破断力约802 kN。总之，相较于圆环链，模锻链整体机械性能有较大的提升，无明显的设计及运行缺陷。
3 捞渣机模锻链检修情况梳理与总结
更多内容详见《中氮肥》2025年第4期